DE3627317C2

DE3627317C2 -

Info

Publication number: DE3627317C2
Application number: DE3627317A
Authority: DE
Inventors: Hitofumi Chigaseki Kanagawa Jp Taniguchi; Nobuyuki Sagamihara Kanagawa Jp Kuramoto
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1986-08-12
Publication date: 1989-04-20
Also published as: US5063183A; GB2179677A; DE3627317A1; GB8619705D0; GB2179677B; CA1262149A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a sintered body made of aluminum nitride and a method for its production.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Aluminiumnitridsinterkörper mit hoher Reinheit, hoher Dichte und hoher thermischer Leitfähigkeit und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention particularly relates to an aluminum nitride sintered body with high purity, high density and high thermal conductivity and a method for its production.

Aluminiumnitrid besitzt inhärent eine gute elektrische Isolierung, eine hohe thermische Leitfähigkeit und einen niedrigen Wärmeexpansionskoeffizienten, und es wird durch ein Metallbad nicht benetzt. Man hat daher Versuche unternommen, es zu sintern und den Sinterkörper als elektrisches Isolationsmaterial, als elektronisches Material, insbesondere bei wärmeabstrahlenden Substraten, wie bei Grundplatten für Druckschaltungen oder Grundplatten für Halbleiter, und als Schmelztiegel zu verwenden.Aluminum nitride inherently has a good electrical Insulation, a high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion, and it gets through a metal bath not wetted. Attempts have therefore been made to sinter it and the sintered body as electrical Insulating material, as electronic material, in particular in the case of heat-radiating substrates, such as base plates for printed circuits or base plates for semiconductors, and to use as a crucible.

Aluminiumnitrid ist jedoch schwierig zu sintern, da es, wenn es erhitzt wird, im allgemeinen keine flüssige Phase bildet und die Tendenz aufweist, sich bei Temperaturen über 2200°C zu zersetzen. Es wird daher zwangsläufig unter Druck gesintert, so daß der entstehende Sinterkörper eine niedrige Dichte, eine niedrige thermische Leitfähigkeit, die wesentlich unter ihrem theoretischen Wert liegt, und eine niedrige Festigkeit aufweist. Man hat daher vorgeschlagen, einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid herzustellen, indem man eine Zusammensetzung aus Aluminiumnitrid und verschiedenen Sinterhilfsmitteln bildet, die Zusammensetzung verformt und das geformte Produkt unter atmosphärischem oder erhöhtem Druck calciniert.However, aluminum nitride is difficult to sinter as it is when it is heated, generally does not form a liquid phase and has a tendency to overflow at temperatures 2200 ° C to decompose. It is therefore inevitably under pressure sintered, so that the resulting sintered body has a low Density, a low thermal conductivity, the essential below its theoretical value, and one has low strength. It has therefore been suggested to produce a sintered body of aluminum nitride by a composition of aluminum nitride and various Sintering aids forms, the composition deformed and the molded product under atmospheric or calcined elevated pressure.

Enthält Aluminiumnitrid Sauerstoffatome, kann es zu einem Sinterkörper mit relativ hoher Festigkeit mit Hilfe verschiedener Sinterhilfsmittel verarbeitet werden. Da aber Sauerstoff ebenfalls vorhanden ist, besitzt der Sinterkörper eine verminderte thermische Leitfähigkeit. Bei hohen Temperaturen besteht die Gefahr, daß Aluminiumnitrid Sauerstoff aufnimmt und eine Lösung mit dem Sauerstoff bildet. Damit ein Aluminiumnitridsinterkörper mit ausreichenden Eigenschaften erhalten wird, ist es erforderlich, die Menge an Sauerstoff (Oxide), die unvermeidbar während der Herstellung des Aluminiumnitrids als Rohmaterial mit aufgenommen wird, und die Menge an Sauerstoff, die danach durch Oxidation in dem Aluminiumnitrid gelöst wird, zu kontrollieren. Zu diesem Zweck hat man verschiedene Sinterhilfsmittel vorgeschlagen, welche die Wirkung besitzen, die Menge an Sauerstoff enthaltenden Verunreinigungen (Sauerstoff, Aluminiumoxid etc.) in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Aluminiumnitridpulver zu verringern oder die Sauerstoff enthaltenden Verunreinigungen einzukapseln bzw. einzuschließen, so daß eine Dispersion des Sauerstoffs innerhalb und/oder auf der Oberfläche der Aluminiumnitridteilchen vermieden wird.Contains aluminum nitride oxygen atoms, it can become a Sintered body with relatively high strength using various Sintering aids are processed. Here but Oxygen is also present, has the sintered body a reduced thermal conductivity. At high Temperatures there is a risk that aluminum nitride oxygen absorbs and forms a solution with the oxygen. So that an aluminum nitride sintered body with sufficient Properties is obtained, it is required the amount of oxygen (oxides), which are inevitable during production of aluminum nitride as a raw material included is, and the amount of oxygen, which afterwards by oxidation in which aluminum nitride is dissolved, to control. For this purpose, various sintering aids have been proposed, which have the effect, the amount of oxygen containing impurities (oxygen, alumina etc.) in the aluminum nitride powder used as the starting material reduce or contain the oxygen Encapsulate contaminants, so that a dispersion of the oxygen within and / or avoided on the surface of the aluminum nitride particles becomes.

In der publizierten japanischen Patentanmeldung 18 655/1972 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsinterkörpers beschrieben, bei dem ein pulverförmiges Gemisch aus Aluminiumnitrid und Yttriumoxid unter Druck verformt und das verformte Gemisch bei 1500 bis 2200°C in Stickstoff oder einem anderen Inertgas gesintert wird. Weiterhin wird beschrieben, daß durch die Zugabe von Berylliumoxid ein Verbundsinterkörper mit ausgezeichneter thermischer Leitfähigkeit erhalten wird und daß die Zugabe von Siliciden, Carbiden, Boriden und Nitriden (außer Nitriden von B, Al und Be) verschiedener Metalle zu Verbundsinterkörpern mit ausgezeichneter elektrischer Leitfähigkeit führt.In published Japanese Patent Application 18655/1972 is a method for producing a composite sintered body described in which a powdery mixture of Aluminum nitride and yttrium oxide deformed under pressure and the deformed mixture at 1500 to 2200 ° C in nitrogen or another inert gas is sintered. Continue described that the addition of beryllium oxide, a composite sintered body with excellent thermal conductivity and that the addition of silicides, carbides, Borides and nitrides (except nitrides of B, Al and Be) different metals to composite sintered bodies with excellent electrical conductivity leads.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 1 27 267/1985 wird ein Sinterkörper aus Aluminiumnitrid mit hoher thermischer Leitfähigkeit beschrieben, der einen Hauptanteil an Aluminiumnitrid, 0,01 bis 15 Gew.-% eines Elements der Seltenen Erden oder eines dieses enthaltenden Materials, berechnet als Element der Seltenen Erden, und 0,01 bis 20 Gew.-% Sauerstoff enthält. Es ist bemerkenswert, daß in dieser Patentschrift angegeben wird, daß der Einschluß von Sauerstoff erforderlich ist, damit die Sinterbarkeit des AlN-Materials erhöht wird, daß jedoch zuviel Sauerstoff eine nachteilige Wirkung auf die hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und daß das Element der Seltenen Erden die erhöhte Sinterbarkeit von AlN begünstigt und Sauerstoff einschließt, da das Element der Seltenen Erden eine Granatstruktur bildet und im AlN-Korngrenzbereich vorhanden ist.In Japanese Patent Application Laid-open No. 1 27 267/1985 becomes a sintered body of aluminum nitride with high thermal Conductivity, which accounts for a major proportion Aluminum nitride, 0.01 to 15 wt .-% of an element of the rare Earth or a material containing it, calculated as a rare earth element, and from 0.01 to 20 Wt .-% oxygen. It is noteworthy that in This patent specifies that the inclusion of Oxygen is required so that the sinterability of the AlN material is increased, but that too much oxygen adverse effect on the high thermal conductivity possesses and that the element of the rare earths increased the Favors sinterability of AlN and includes oxygen, because the element of the rare earths a garnet structure forms and is present in the AlN grain boundary area.

In der japanischen Patentpublikation 49 510/1983 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Aluminiumnitrid beschrieben, gemäß dem 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Oxids von Calcium, Barium und Strontium zugegeben werden und das Gemisch bei 1600 bis 2000°C in nichtoxidierender Atmosphäre gesintert wird.In Japanese Patent Publication 49 510/1983 is a Process for producing a sintered body of aluminum nitride described, according to the 0.1 to 10 wt .-% at least of an oxide of calcium, barium and strontium and the mixture at 1600 to 2000 ° C in non-oxidizing Atmosphere is sintered.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung 55 377/1983 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Sinterkörpers aus Aluminiumnitrid beschrieben, gemäß dem ein pulverförmiges Gemisch, welches (a) Aluminiumnitridpulver, (b) ein Pulver mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus Calciumoxid, Galliumoxid, Strontiumoxid und Verbindungen, welche durch Calcinierung in solche Oxide überführt werden können, und (c) Kohlenstoffpulver oder ein Pulver einer Substanz, die durch Calcinierung in Kohlenstoff überführt werden kann, enthält, verformt wird und das verformte Gemisch gesintert wird. In dieser Patentpublikation wird angegeben, daß die Verbindung (c) die Bildung von Spinel inhibiert, welcher die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers verschlechtert.In Japanese Patent Application Laid-open No. 55377/1983 is a method for producing a sintered body Aluminum nitride, according to which a powdered Mixture containing (a) aluminum nitride powder, (b) a powder at least one compound selected from calcium oxide, Gallium oxide, strontium oxide and compounds which by Calcination can be converted into such oxides, and (c) carbon powder or a powder of a substance which can be converted into carbon by calcination, contains, is deformed and sintered the deformed mixture becomes. In this patent publication it is stated that the Compound (c) inhibits the formation of spinel, which the thermal conductivity of the sintered body deteriorates.

Das "Summary of Speeches in the 23rd Meeting for Basic Discussion of Ceramics", Januar 1985, enthält auf Seite 20 einen Aufsatz mit dem Titel "Effects of Alkaline Earth Metal Fluorides on the Sintering and Thermal Conductivity of AlN". In dieser Arbeit wird beschrieben, daß, wenn 1 bis 15 Gew.-% CaF₂ zu einem pulverisierten Aluminiumnitridpulver, welches 2,9 Gew.-% Sauerstoff als Verunreinigung enthält, zugegeben werden und das Gemisch bei 1800°C in Stickstoffatmosphäre erhitzt wird, ein heißgepreßter Sinterkörper, welcher 10 Gew.-% CaF₂ enthält und eine maximale thermische Leitfähigkeit von 98 W/m·K besitzt, erhalten wird, und daß die Menge an restlichem Ca und F in dem Sinterkörper unter 40% bzw. unter 20%, bezogen auf die zugegebene Menge, beträgt.The "Summary of Speech in the 23rd Meeting for Basic Discussion of Ceramics ", January 1985, on page 20 contains a Essay entitled "Effects of Alkaline Earth Metal Fluorides on the Sintering and Thermal Conductivity of AlN ". In this work it is described that when 1 to 15% by weight CaF₂ to a powdered aluminum nitride powder, which Contains 2.9 wt .-% oxygen as an impurity added and the mixture at 1800 ° C in nitrogen atmosphere is heated, a hot-pressed sintered body, which Contains 10 wt .-% CaF₂ and a maximum thermal Conductivity of 98 W / m · K, is obtained, and that the amount of residual Ca and F in the sintered body below 40% or less than 20%, based on the amount added.

Auf Seite 19 dieses "Summary" ist eine Arbeit mit dem Titel "Effects of Various Additives on Sintering of AlN" enthalten. In dieser Arbeit wird ein druckverformtes Produkt aus pulverisiertem Aluminiumnitridpulver, welches 3,4 Gew.-% Sauerstoff als Verunreinigung enthält, 2 Stunden bei Atmosphärendruck bei 1800°C in einer Stickstoffatmosphäre gesintert, und die Beziehung zwischen der Dichte und der thermischen Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird bestimmt. Es wird beschrieben, daß, wenn die Dichte des Sinterkörpers bis zu 3,1 g/cm³ beträgt, seine thermische Leitfähigkeit mit zunehmender Dichte linear ansteigt und daß der Sinterkörper, der erhalten wird, eine maximale thermische Leitfähigkeit von etwa 80 W/m·K zeigt. Es wird weiterhin angegeben, daß CaF₂, CaCO₃ und Y₂O₃ Sinterkörper mit hoher thermischer Leitfähigkeit ergeben.On page 19 of this "Summary" is a work entitled Included are "Effects of Various Additives on Sintering of AlN". In this work, a compression molded product is made powdered aluminum nitride powder containing 3.4% by weight Contains oxygen as an impurity, 2 hours at atmospheric pressure sintered at 1800 ° C in a nitrogen atmosphere, and the relationship between the density and the thermal Conductivity of the sintered body is determined. It will described that when the density of the sintered body up to 3.1 g / cm³, its thermal conductivity increases with increasing Density increases linearly and that the sintered body, the is obtained, a maximum thermal conductivity of about 80 W / m · K shows. It is further stated that CaF₂, CaCO₃ and Y₂O₃ sintered body with high thermal conductivity result.

Eine Arbeit mit dem Titel "Effects of Rare Earth Fluorides on Sintering and Thermal Conductivity of AlN" auf Seite 21 des obigen "Summary" beschreibt, daß, wenn 0 bis 15 Gew.-% YF₃ zu dem pulverisierten AlN, welches 2,9 Gew.-% Sauerstoff enthält, zugegeben werden und das Gemisch bei 1800°C in Stickstoffgasatmosphäre erhitzt wird, ein heißgepreßter Sinterkörper, welcher 10 Gew.-%YF₃ enthält, eine maximale thermische Leitfähigkeit von etwa 80 W/m·K aufweist, erhalten wird. A work entitled "Effects of Rare Earth Fluorides on Sintering and Thermal Conductivity of AlN "on page 21 of the above "Summary" describes that when 0 to 15% by weight YF₃ to the powdered AlN, which contains 2.9 wt .-% oxygen contains, added and the mixture at 1800 ° C. is heated in a nitrogen gas atmosphere, a hot-pressed Sintered body containing 10 wt .-% YF₃, a maximum thermal conductivity of about 80 W / m · K has been obtained becomes.

Das "Summary of Speeches in the 1960 Annual Meeting of the Ceramic Industry Association" (1985), Seiten 517 und 518, enthält einen Aufsatz mit dem Titel "AlN Ceramics with High Thermal Conductivity, 3. Effects of Additives on Thermal Conductivity". In dieser Arbeit wird beschrieben, daß, wenn 7 Gew.-% Y₂O₃ und 3 Gew.-% YF₃ zu AlN-Pulver (Sauerstoffgehalt: 0,97 Gew.-%), hergestellt aus gamma-Al₂O₃ durch ein Kohlenstoffreduktionsverfahren, zugegeben werden und das Gemisch unter Atmosphärendruck gesintert wird, Sinterkörper mit einer maximalen thermischen Leitfähigkeit von 170 W/m·K bzw. 180 W/m·K erhalten werden.The Summary of Speech in the 1960 Annual Meeting of the Ceramic Industry Association "(1985), pages 517 and 518 an essay titled "AlN Ceramics with High Thermal Conductivity, 3rd Effects of Additives on Thermal Conductivity. "This work describes that when 7 wt .-% Y₂O₃ and 3 wt .-% YF₃ to AlN powder (oxygen content: 0.97 wt .-%), prepared from gamma-Al₂O₃ by a Carbon reduction process, are added and the mixture sintered under atmospheric pressure, sintered body with a maximum thermal conductivity of 170 W / m · K or 180 W / m · K are obtained.

In der offengelegten japanischen Patentpublikation 96 578/ 1984 wird ein bei einer bestimmten Temperatur equilibriertes Material beschrieben, welches aus einem keramischen Material aus dichtgesintertem Aluminiumnitrid mit einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 100 W/m·K besteht. In dieser Patentschrift wird in dem Beispiel beschrieben, daß ein Keramikmaterial mit einer Biegefestigkeit von 320 N/mm², einer thermischen Leitfähigkeit von 200 W/m·K und einer Dichte von 3,27 g/cm³ erhalten wird, wenn man ein Gemisch aus 99 Gew.-% Aluminiumnitridpulver, welches 1 Gew.-% Aluminiummetallpulver mit einem Teilchendurchmesser unter 1 µm und 1 Gew.-% Yttriumoxidpulver enthält, 40 Stunden lang in einer Argonatmosphäre in einer Kugelmühle vermahlt, das entstehende Pulver durch ein Sieb mit 100 µm siebt, das Pulver unter Druck verformt und das verformte Produkt bei einer Temperatur bis zu 1850°C sintert.In Japanese Patent Laid-Open Publication No. 96,578 / 1984 is a equilibrated at a certain temperature Material described, which is made of a ceramic material made of densely sintered aluminum nitride with a thermal Conductivity of at least 100 W / m · K consists. In This patent is described in the example that a ceramic material with a bending strength of 320 N / mm², a thermal conductivity of 200 W / m · K and a Density of 3.27 g / cm³ is obtained when adding a mixture of 99% by weight of aluminum nitride powder, which is 1% by weight of aluminum metal powder with a particle diameter of less than 1 μm and 1 wt% yttria powder for 40 hours in milled an argon atmosphere in a ball mill, the resulting Powder through a sieve with 100 μm sieves, the powder deformed under pressure and the deformed product at a Temperature up to 1850 ° C sinters.

In der DE-OS 33 33 406 werden Sinterkörper aus Aluminiumnitrid beschrieben. Die thermische Leitfähigkeit und die Dichte dieser bekannten Sinterkörper sind jedoch nicht ausreichend. In der EP 01 80 724-A2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumnitridsinterkörpern beschrieben, bei dem feines Aluminiumnitridpulver mit Sinterhilfsmitteln in Form a) eines Halogenids von mindestens einem Metall der Gruppe der Seltenen Erden mit Lanthan und Yttrium und der Erdalkalien und b) eines Oxids der gleichen Elemente vermischt, geformt und bei 1700°C gesintert wird. Das in der vorliegenden Anmeldung beanspruchte Verfahren wird in dieser älteren Anmeldung jedoch nicht vorgeschrieben.In DE-OS 33 33 406 sintered body made of aluminum nitride described. The thermal conductivity and the Density of these known sintered bodies are not sufficient. In EP 01 80 724 A2 a method for the production of aluminum nitride sintered bodies, in the fine aluminum nitride powder with sintering aids in form a) of a halide of at least one metal the group of rare earths with lanthanum and yttrium and alkaline earths and b) an oxide of the same elements mixed, shaped and sintered at 1700 ° C. The in the present application claimed method but not required in this earlier application.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sinterkörper aus Aluminiumnitrid, der der Einfachheit halber im folgenden als "Aluminiumnitridsinterkörper" bezeichnet wird, mit einer Dichte, die so hoch ist wie mindestens 3,2 g/cm³, was sehr nahe am theoretischen Wert von 3,26 g/cm³ liegt, und einer hohen thermischen Leitfähigkeit von beispielsweise mindestens 200 W/m·K zur Verfügung zu stellen.The present invention is based on the object, a Aluminum nitride sintered body of simplicity hereinafter referred to as "aluminum nitride sintered body" will, with a density as high as at least 3.2 g / cm³, which is very close to the theoretical value of 3.26 g / cm³, and a high thermal conductivity of, for example, at least 200 W / m · K available put.

Erfindungsgemäß soll ein Aluminiumnitridsinterkörper mit Lichtdurchlässigkeit, hoher elektrischer Isolation und einem niedrigen thermischen Expansionskoeffizienten zur Verfügung gestellt werden.According to the invention an aluminum nitride sintered body with Light transmission, high electrical insulation and a low thermal expansion coefficient available be put.

Erfindungsgemäß soll ein Aluminiumnitridsinterkörper mit hoher Reinheit zur Verfügung gestellt werden. Erfindungsgemäß soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers zur Verfügung gestellt werden.According to the invention an aluminum nitride sintered body with high purity can be provided. According to the invention is also a method for producing a Aluminiumnitridsinterkörpers to provide.

Gegenstand der Erfindung ist ein Sinterkörper aus Aluminiumnitrid, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Sinterkörper eine hohe thermische Leitfähigkeit und eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³ aufweist und mindestens 99 Gew.-% Aluminiumnitrid, höchstens 0,2 Gew.-% gebundenen Sauerstoff, höchstens 0,1 Gew.-% als Metall eines Oxids von mindestens einem Metallelement, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium, wobei das Metall der Erdalkalimetalle Calcium, Strontrium oder Barium ist, und höchstens 0,1 Gew.-% als Metall von Metallverbindungen als Verunreinigungen enthält, wobei das Metall der Metallverbindungen Magnesium, Zink, Silicium, Eisen, Chrom, Mangan, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Titan ist.The invention relates to a sintered body of aluminum nitride, characterized in that the Sintered body has a high thermal conductivity and a high density of at least 3.2 g / cm³ and at least 99% by weight aluminum nitride, at most 0.2% by weight bound oxygen, at most 0.1 wt .-% as a metal an oxide of at least one metal element selected from the group of alkaline earth metals, metals of the lanthanum group and yttrium, wherein the metal of the alkaline earth metals Calcium, strontrium or barium is, and at most 0.1 wt .-% as a metal of metal compounds as Contains impurities, wherein the metal of the metal compounds Magnesium, zinc, silicon, iron, chromium, Manganese, nickel, cobalt, copper or titanium is.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterkörpers, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention further relates to a process for the preparation of the sintered body according to the invention, characterized characterized in that one

(1) a green body of a homogeneous mixture

(A) a fine aluminum nitride powder and

(B) a sintering aid consisting essentially of (a) at least one halogen compound of at least one metal selected from the group of alkaline earth metal, lanthanum group metals and yttrium, wherein the metal of the alkaline earth metals is calcium, strontium or barium, and (b) at least a halogen-free compound of at least one of these metals,
formed; and
(2) the shaped green body at a temperature from 1600 to 2100 ° C sintered in a non-oxidizing atmosphere.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers, wie oben angegeben, wobei das wesentlichste Merkmal darin besteht, daß ein neues Sinterhilfsmittel verwendet wird. Durch die Verwendung dieses Sinerhilfsmittels kann man bei einer Temperatur sintern, die wesentlich niedriger ist als diejenige, bei der die bekannten Aluminiumnitridsinterhilfsmittel verwendet werden, beispielsweise um 200°C. The invention thus relates to a process for the preparation an aluminum nitride sintered body as stated above, wherein the most important feature is that a new sintering aid is used. By using this Sintering aid can be sintered at a temperature which is much lower than that at which the known Aluminum nitride sintering aids are used for example, around 200 ° C.

Niedrigere Sintertemperaturen besitzen den Vorteil, daß die Diffusion von Sauerstoff in die Aluminiumnitridteilchen verringert wird und folglich der Sauerstoffgehalt des entstehenden Sinterkörpers vermindert werden kann, da das Aluminiumoxid, welches als Verunreinigung in dem Aluminiumnitrid enthalten ist, bei niedrigen Temperaturen eingeschlossen werden kann. Da sich weiterhin ein Teil oder ein wesentlicher Teil des Sinterhilfsmittels während des Brennens aus dem Sinterkörper verflüchtigt, kann die Reinheit des Aluminiumnitrids in dem entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper wesentlich erhöht werden.Lower sintering temperatures have the advantage that the Diffusion of oxygen in the Aluminiumnitridteilchen reduced and thus the oxygen content of the resulting Sintered body can be reduced because the alumina, which as an impurity in the aluminum nitride is included at low temperatures can be. As continues to be a part or an essential Part of the sintering aid during firing volatilizes the sintered body, the purity of the aluminum nitride in the resulting aluminum nitride sintered body be increased significantly.

Aus dem obigen Grund besitzt der erfindungsgemäß hergestellte Sinterkörper eine hohe Dichte von mindestens 3,2 g/cm³, eine hohe Festigkeit und eine hohe thermische Leitfähigkeit von mindestens 200 W/m·K und ist lichtdurchlässig, ohne daß die inhärenten Eigenschaften des Aluminiumnitrids verschlechtert werden.For the above reason, the inventively produced has Sintered body has a high density of at least 3.2 g / cm³, high strength and high thermal conductivity of at least 200 W / m · K and is translucent without the inherent properties of aluminum nitride deteriorate become.

Das Sinterhilfsmittel, das in der sinterbaren Aluminiumnitridzusammensetzung und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Sinterkörpers verwendet wird, ist neu, da es aus einer besonderen Halogenverbindung und einer besonderen halogenfreien Verbindung besteht. Die Halogenverbindung ist eine Halogenverbindung von mindestens einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Es kann mindestens eine solche Halogenverbindung verwendet werden.The sintering aid used in the sinterable aluminum nitride composition and in the method according to the invention is used for the production of the sintered body, is new, because it is made of a special halogen compound and a special one halogen-free compound. The halogen compound is a halogen compound of at least one Metal selected from the group of alkaline earth metals, metals the lanthanum group and yttrium. It can be at least one Halogen compound can be used.

Beispiele für bevorzugte Erdalkalimetalle sind Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba). Beispiele für bevorzugte Metalle der Lanthangruppe sind Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytteribium (Yb) und Lutetium (Lu). Examples of preferred alkaline earth metals are Calcium (Ca), strontium (Sr) and barium (Ba). Examples of preferred metals of the lanthanum group are lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytteribium (Yb) and lutetium (Lu).

Die obigen Halogenverbindungen sind Halogenverbindungen dieser Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Die Halogene, die diese Halogenverbindungen ergeben, sind beispielsweise Fluor, Chlor, Brom und Jod. Fluor und Brom sind bevorzugt, und Fluor ist besonders bevorzugt. Jede Halogenverbindung kann ein oder mehrere Halogenatome enthalten. Als Halogenverbindung sind Halogenide besonders geeignet.The above halogen compounds are halogen compounds of these alkaline earth metals, metals of the lanthanum group and yttrium. The halogens that give these halogen compounds, For example, fluorine, chlorine, bromine and iodine. Fluorine and Bromine is preferred, and fluorine is particularly preferred. each Halogen compound may be one or more halogen atoms contain. As the halogen compound, halides are particularly suitable.

Vom industriellen Standpunkt sind die Fluoride und Bromide von Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr und Ba bevorzugte Halogenverbindungen.From an industrial point of view, the fluorides and bromides of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr and Ba Halogen compounds.

Spezifische Beispiele für Halogenverbindungen sind Yttriumfluorid, Lanthanfluorid, Cerfluorid, Praseodymfluorid, Neodymfluorid, Samariumfluorid, Europiumfluorid, Gadoliniumfluorid, Dysprosiumfluorid, Yttriumbromid, Lanthanbromid, Cerbromid, Praseodymbromid, Neodymbromid, Samariumbromid, Europiumbromid, Gadoliniumbromid, Dysprosiumbromid, Yttriumjodid, Lanthanjodid, Cerjodid, Praseodymjodid, Calciumfluorid, Strontiumfluorid, Bariumfluorid, Calciumbromid, Strontiumbromid und Bariumbromid.Specific examples of halogen compounds are yttrium fluoride, Lanthanum fluoride, cerium fluoride, praseodymium fluoride, neodymium fluoride, Samarium fluoride, europium fluoride, gadolinium fluoride, Dysprosium fluoride, yttrium bromide, lanthanum bromide, Cerbromide, praseodymium bromide, neodymium bromide, samarium bromide, Europium bromide, gadolinium bromide, dysprosium bromide, yttrium iodide, Lanthanum iodide, cerium iodide, praseodymium iodide, calcium fluoride, Strontium fluoride, barium fluoride, calcium bromide, strontium bromide and barium bromide.

Die halogenfreie Verbindung ist eine halogenfreie Verbindung eines Metalls, ausgewählt aus der Gruppe Erdalkalimetalle, Metalle der Lanthangruppe und Yttrium. Mindestens eine solche halogenfreie Verbindung kann verwendet werden.The halogen-free compound is a halogen-free compound a metal selected from the group of alkaline earth metals, Metals of the lanthanum group and yttrium. At least one of them halogen-free compound can be used.

Beispiele für Erdalkalimetalle und Metalle der Lanthangruppe sind die gleichen, wie sie oben für die Halogenverbindung (a) angegeben wurden.Examples of alkaline earth metals and metals of the lanthanum group are the same as above for the halogen compound (a) have been specified.

"Halogenfreie Verbindung" bedeutet eine Verbindung, die kein halogenatom als Bestandteilselement enthält. Jedoch werden Verbindungen, die ein Halogenatom zusammen mit einem Sauerstoffatom enthalten, wie Salze der Bleichsäure, im Sinne der vorliegenden Erfindung als halogenfreie Verbindung aus dem Gesichtspunkt der Funktion des Sinterhilfsmittels klassifiziert."Halogen-free compound" means a compound that is not contains halogen atom as a constituent element. However, will Compounds containing a halogen atom together with an oxygen atom contained as salts of the bleach acid, in the context of the present invention as halogen-free Compound from the point of view of the function of the sintering aid classified.

Beispiele für bevorzugte halogenfreie Verbindungen sind Oxide, Nitrate, Nitrite, Carbonate, Bicarbonate, Sulfate, Sulfite, Chlorate, Oxalate, Acetate und Aluminate der oben erwähnten Metalle.Examples of preferred halogen-free compounds are Oxides, nitrates, nitrites, carbonates, bicarbonates, sulphates, Sulfites, chlorates, oxalates, acetates and aluminates of the above mentioned metals.

Diese halogenfreien Verbindungen können während der Calcinierung Oxide bilden.These halogen-free compounds can during the calcination Form oxides.

Als halogenfreie Verbindung werden industriell die Oxide, Carbonate, Nitrate, Oxalate und Aluminate von Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr und Ba bevorzugt.As a halogen-free compound are industrially the oxides, Carbonates, nitrates, oxalates and aluminates of Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Ca, Sr and Ba are preferred.

Besonders bevorzugte Aluminate sind solche, die durch die folgende FormelParticularly preferred aluminates are those characterized by the the following formula

m · MO · Al₂O₃ · n H₂O m · MO · Al₂O₃ · n H₂O

dargestellt werden, worin M ein Erdalkalimetall, m eine Zahl von mindestens 0,3 und n Null oder eine positive Zahl bedeuten.where M is an alkaline earth metal, m is a number of at least 0.3 and n is zero or a positive number.

Salze von Calcium, Strontium und Barium sind in der industriellen Praxis besonders bevorzugt, da sie die thermische Leitfähigkeit des entstehenden Aluminiumnitridsinterkörpers stark erhöhen. Größere m-Werte führen zu einer größeren Wirkung des Sinterhilfsmittels und zu einer erhöhten Reinheit der entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet m bevorzugt mindestens 1. Aluminate der obigen Formel, in der m mindestens 2 bedeutet, sind mehr bevorzugt. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Aluminate können in Form der Anhydride vorliegen, oder sie können Kristallisationswasser enthalten. Salts of calcium, strontium and barium are particularly preferred in industrial practice because they greatly increase the thermal conductivity of the resulting aluminum nitride sintered body. Larger m values lead to a greater effect of the sintering aid and to an increased purity of the resulting Aluminiumnitridsinterkörper. In the present invention, m is preferably at least 1. Aluminates of the above formula in which m is at least 2 are more preferred. The aluminates used in the present invention may be in the form of the anhydrides or may contain water of crystallization.

Spezifische Beispiele für halogenfreie Verbindungen sind Oxide, wie Yttriumoxid, Lanthanoxid, Ceroxid, Praseodymoxid, Neodymoxid, Samariumoxid, Europiumoxid, Gadoliniumoxid, Dysprosiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid und Bariumoxid; Salze anorganischer Säuren, wie Yttriumcarbonat, Lanthancarbonat, Cercarbonat, Praseodymcarbonat, Neodymcarbonat, Samariumcarbonat, Europiumcarbonat, Gadoliniumcarbonat, Dysprosiumcarbonat, Calciumcarbonat, Strontriumcarbonat, Bariumcarbonat, Yttriumnitrat, Lanthannitrat und Calciumnitrat; Salze organischer Salze, wie Yttriumoxalat, Lanthanoxalat, Calciumoxalat, Yttriumacetat, Lanthanacetat und Callciumacetat; Calciumaluminat oder seine Hydrate, wie CaO·2 Al₂O₃, CaO·Al₂O₃, 5 CaO·3 Al₂O₃, 12 CaO·7 Al₂O₃ und 3 CaO·Al₂O₃; Bariumaluminat und sein Hydrat, wie 3 BaO·Al₂O₃; und Strontiumaluminat und sein Hydrat, wie 3 SrO·Al₂O₃ und 3 SrO·Al₂O₃·6 H₂O.Specific examples of halogen-free compounds are Oxides, such as yttrium oxide, lanthanum oxide, cerium oxide, praseodymium oxide, Neodymium oxide, samarium oxide, europium oxide, gadolinium oxide, Dysprosium oxide, calcium oxide, strontium oxide and barium oxide; Salts of inorganic acids, such as yttrium carbonate, Lanthanum carbonate, cericarbonate, praseodymium carbonate, neodymium carbonate, Samarium carbonate, europium carbonate, gadolinium carbonate, Dysprosium carbonate, calcium carbonate, strontium carbonate, Barium carbonate, yttrium nitrate, lanthanum nitrate and calcium nitrate; Salts of organic salts, such as yttrium oxalate, lanthanum oxalate, Calcium oxalate, yttrium acetate, lanthanum acetate and Callciumacetat; Calcium aluminate or its hydrates, like CaO · 2 Al₂O₃, CaO · Al₂O₃, 5 CaO · 3 Al₂O₃, 12 CaO · 7 Al₂O₃ and 3 CaO · Al₂O₃; Barium aluminate and its hydrate, such as 3 BaO.Al₂O₃; and strontium aluminate and its hydrate, such as 3 SrO · Al₂O₃ and 3 SrO · Al₂O₃ · 6 H₂O.

Die obigen Sinterhilfsmittel werden im allgemeinen als Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 10 µm, vorzugsweise nicht mehr als 5 µm, verwendet, da sie bei niedrigeren Temperaturen wirken, wenn ihre Teilchendurchmesser kleiner werden.The above sintering aids are generally called particles with an average particle diameter of not more than 10 μm, preferably not more than 5 μm, used because they act at lower temperatures when theirs Particle diameter become smaller.

Die Halogenverbindung wird in einer Menge von 0,02 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, verwendet. Andererseits wird die halogenfreie Verbindung in einer Menge von vorzugsweise 0,02 bis 5 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, verwendet. Im allgemeinen ist es bevorzugt, das Sinterhilfsmittel in einer solchen Menge zu verwenden, daß die Menge an Halogenverbindung größer ist als diejenige der halogenfreien Verbindung.The halogen compound is used in an amount of 0.02 to 10% by weight, preferably 0.02 to 5 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 5 wt .-%, used. On the other hand, the halogen-free compound in an amount of preferably 0.02 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 5 wt .-%, used. In general it is preferably, the sintering aid in such an amount Use that the amount of halogen compound is greater as that of the halogen-free compound.

Im allgemeinen werden, wenn die Menge an Sinterhilfsmittel größer wird, die Festigkeit und/oder die thermische Leitfähigkeit des entstehenden Sinterkörpers geringer. Insbesondere gilt, daß, wenn das Sinterhilfsmittel (als Gemisch aus den Komponenten (a) und (b)) in einer Menge über 15 Gew.-% verwendet wird, die Menge an Sinterhilfsmittel, welche als Verunreinigung in dem entstehenden Aluminiumnitridsinterkörper zurückbleibt, eine bemerkenswerte Verschlechterung in der Transparenz ergibt. Wenn die Menge an Sinterhilfsmittel (als Gemisch aus den Komponenten (a) und (b)) unter 0,04 Gew.-% liegt, ist es schwierig, eine ausreichende Wirkung zu erhalten. Erhöht sich die Menge jeder der Komponenten des Sinterhilfsmittels von 0,02 Gew.-% an, wird die Festigkeit des entstehenden Sinterkörpers progressiv höher. Zur Herstellung eines Sinterkörpers mit hoher Festigkeit ist es bevorzugt, jede der Komponenten des Sinterhilfsmittels in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-% zu verwenden.In general, when the amount of sintering aid increases, the strength and / or the thermal conductivity of the resulting sintered body lower. In particular If the sintering agent (as a mixture of the components (a) and (b)) in an amount above 15% by weight is used, the amount of sintering aid, which as Contamination in the resulting aluminum nitride sintered body lags behind, a remarkable deterioration in transparency. If the amount of sintering aid (as a mixture of components (a) and (b)) under 0.04 wt%, it is difficult to have a sufficient effect to obtain. The amount of each of the components increases of the sintering aid of 0.02 wt%, becomes the strength of the resulting sintered body progressively higher. For producing a sintered body with high strength it is preferred that each of the components of the sintering aid in an amount of at least 0.5% by weight.

Die Eigenschaften des fertigen Aluminiumnitridsinterkörpers können mehr oder weniger abhängig von der Kombination bzw. dem Gemisch aus Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung variiert werden. Beispielsweise ist es industriell vorteilhaft, zur Herstellung eines Aluminiumnitridsinterkörpers mit hoher thermischer Leitfähigkeit ein Gemisch aus einer Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls und einer halogenfreien Verbindung, insbesondere einem Oxid, von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe oder ein Gemisch aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe und einer halogenfreien Verbindung, insbesondere einem Oxid, eines Erdalkalimetalls als Sinterhilfsmittel zu verwenden. Für eine verbesserte Festigkeit oder zur leichteren Durchführung der Calcinierungsstufe kann ein Gemisch aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe mit einem Erdalkalialuminat oder ein Gemisch aus einer Halogenverbindung von Yttrium oder einem Metall der Lanthangruppe mit einer halogenfreien Verbindung des gleichen Metalls ein ausgezeichnetes Ergebnis als Sinterhilfsmittel ergeben. Im Hinblick auf die Calcinierungstemperatur und die Stabilität des Sinterns ist ein Gemisch aus einer Halogenverbindung eines Erdalkalimetalls mit einer halogenfreien Verbindung des gleichen Metalls oder einem Aluminat des gleichen Metalls manchmal bevorzugt. Vom industriellen Standpunkt aus und unter Beachtung dieser verschiedenen Faktoren wird eine grobe Zusammenstellung bevorzugter Gemische der Sinterhilfsmittel in der folgenden Tabelle A angegeben:The properties of the finished aluminum nitride sintered body can be more or less dependent on the combination or the mixture of halogen compound and halogen-free compound be varied. For example, it is industrially advantageous for producing an aluminum nitride sintered body with high thermal conductivity, a mixture of a halogen compound of an alkaline earth metal and a halogen-free compound, in particular an oxide, of yttrium or a metal of the lanthanum group or a mixture from a halogen compound of yttrium or a metal the lanthanum group and a halogen-free compound, in particular an oxide, an alkaline earth metal as a sintering aid to use. For improved strength or to facilitate the calcination step may be a mixture of a halogen compound of yttrium or a metal of the lanthanum group with an alkaline earth aluminate or a mixture of a halogen compound of yttrium or a metal of the lanthanum group with a halogen-free Bonding the same metal an excellent Result as a sintering aid. In terms of on the calcination temperature and the stability of the sintering is a mixture of a halogen compound of Alkaline earth metal with a halogen-free compound of same metal or an aluminate of the same metal sometimes preferred. From an industrial point of view and under consideration These different factors will be gross Compilation of preferred mixtures of sintering aids in the following Table A:

Tabelle A Table A

Das Aluminiumnitridpulver, das als Ausgangsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt. Es besitzt eine Reinheit von im allgemeinen mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%. Ein solches Aluminiumnitridpulver wird beispielsweise durch direkte Nitridierung von Aluminiummetall unter Erhitzen und Druck in einer Stickstoffatmosphäre oder durch Mischen von Aluminiumoxid mit einem Reduktionsmittel, wie Kohlenstoff, und Erhitzen des Gemischs in einer Stickstoffatmosphäre erhalten. Im allgemeinen werden besonders günstige Ergebnisse erhalten, wenn man ein Aluminiumnitridpulver verwendet, das durch Reduktion von Aluminiumoxid mit Kohlenstoff hergestellt worden ist. Die Teilchen des Aluminiumnitridpulvers sind vorzugsweise klein und besitzen eine einheitliche Größe. Gewöhnlich besitzen agglomerierte Teilchen aus Aluminiumnitridpulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser nicht über 3 µm, vorzugsweise von 0,3 bis 2 µm.The aluminum nitride powder as the starting material according to the present invention is used is not particularly limited. It owns a purity of generally at least 80 wt .-%, preferably at least 85% by weight, more preferably at least 95% by weight. Such an aluminum nitride powder becomes, for example by direct nitriding of aluminum metal below Heating and pressure in a nitrogen atmosphere or by Mixing alumina with a reducing agent, such as Carbon, and heating the mixture in a nitrogen atmosphere receive. In general, are particularly favorable Results obtained when using an aluminum nitride powder used by reducing alumina with carbon has been produced. The particles of aluminum nitride powder are preferably small and have a uniform Size. Usually have agglomerated particles of aluminum nitride powder has an average particle diameter not more than 3 μm, preferably from 0.3 to 2 μm.

Die sinterbare Aluminiumnitridzusammensetzung kann durch Trockenvermischen oder Naßvermischen des Aluminiumnitridpulvers und der Halogenverbindung und der halogenfreien Verbindung als Sinterhilfsmittel hergestellt werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden diese Materialien in nassem Zustand unter Verwendung eines flüssigen Dispersionsmediums vermischt. Das flüssige Dispersionsmedium ist nicht besonders beschränkt, und im allgemeinen können Wasser, Alkohole, Kohlenwasserstoffe oder Gemische aus diesen Verbindungen zweckdienlich verwendet werden. In der industriellen Praxis werden geeigneterweise niedrige Alkohole mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen, wie Methanol, Ethanol und Butanol, verwendet.The sinterable aluminum nitride composition can by dry mixing or wet mixing of the Aluminum nitride powder and the halogen compound and the halogen-free Compound prepared as a sintering aid become. According to a particularly preferred embodiment, these are Materials in wet condition using a mixed liquid dispersion medium. The liquid dispersion medium is not particularly limited, and in general may be water, alcohols, hydrocarbons or mixtures be used appropriately from these compounds. In industrial practice suitably low Alcohols with not more than 4 carbon atoms, such as methanol, Ethanol and butanol.

Zur Durchführung des Mischens können die bekannten Naßmischvorrichtungen verwendet werden. Bevorzugt enthalten diese Vorrichtungen kein Material, welches den Einschluß von Verunreinigungskomponenten in der Zusammensetzung bewirkt. Beispielsweise sollte zumindest die Innenwand der Vorrichtungen aus Aluminiumnitrid selbst oder einem Kunststoffmaterial, wie Polyethylen, Polyurethan oder Nylon, hergestellt oder damit beschichtet sein.To carry out the mixing, the known wet mixing devices be used. Preferably, these contain Devices no material, which includes the inclusion of impurity components effected in the composition. For example should be at least the inner wall of the devices made of aluminum nitride itself or a plastic material, such as polyethylene, polyurethane or nylon or coated with it.

Die Reihenfolge des Vermischens von Aluminiumnitridpulver, Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können die drei Komponenten in einem Vorgang vermischt werden, oder es können zwei der Verbindungen zuerst miteinander vermischt und das entstehende Gemisch mit der verbleibenden Komponente vermischt werden. Beispielsweise ist es wünschenswert, ein Vorgemisch aus Halogenverbindung und halogenfreier Verbindung mit Aluminiumnitridpulver als Hauptkomponente herzustellen.The order of mixing aluminum nitride powder, Halogen compound and halogen-free compound is not especially limited. For example, the three components can be mixed in one process, or it can two of the compounds first mixed together and the resulting mixture mixed with the remaining component become. For example, it is desirable to have a Premix of halogen compound and halogen-free compound with aluminum nitride powder as the main component.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Aluminiumnitridsinterkörpers umfaßt grundsätzlich das Verformen eines homogenen Gemisches aus Aluminiumnitridpulver und Sinterhilfsmittel und das Calcinieren des geformten Rohkörpers in einer nichtoxidierenden Atmosphäre.The inventive method for producing the Aluminiumnitridsinterkörpers basically includes deformation a homogeneous mixture of aluminum nitride powder and Sintering aid and calcining the shaped green body in a non-oxidizing atmosphere.

Der geformte Rohkörper kann hergestellt werden, indem man ein homogenes Gemisch, welches Aluminiumnitridpulver, das Sinterhilfsmittel und gegebenenfalls ein Bindemittel umfaßt, nach einem Trockenpreßverfahren, einemKautschukpreßverfahren, einem Extrudierverfahren, einem Spritzgußverfahren, einem Rakelmesserverformungsverfahren zur Herstellung von Folien oder Platten etc. unterwirft. Beispiele für Bindemittel sind Wasser, Alkohole, Glykole, Polyalkylenglykole, Paraffine, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, ein teilweise verseiftes Produkt aus Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Polymethyl(meth)acrylat, Agar, Lacke und Leim. Erforderlichenfalls wird der geformte Rohkörper an der Luft oder in einer inerten Atmosphäre zum Trocknen und Entwachsen (Zersetzung und Entfernung des Bindemittels) erhitzt. Trocknen und Entwachsen werden im allgemeinen durch Erhitzen des geformten Gegenstands bei einer Temperatur von 500 bis 600°C oder darunter während mehreren Zehntelminuten bis mehreren Stunden erreicht.The molded raw body can be manufactured by a homogeneous mixture, which aluminum nitride powder, the Sintering aid and optionally a binder, after a dry pressing process, a rubber pressing process, an extrusion process, an injection molding process, a Doctor blade deformation process for the production of films or plates, etc. subjects. Examples of binders are water, alcohols, glycols, polyalkylene glycols, Paraffins, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, a partial saponified product of polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, Polymethyl (meth) acrylate, agar, varnishes and glue. if necessary is the shaped green body in the air or in an inert atmosphere for drying and dewaxing (decomposition and removal of the binder). dry and dewaxing are generally performed by heating the molded article Article at a temperature of 500 to 600 ° C or below for several tenths of a minute to several Hours reached.

Die Calcinierung des geformten Rohkörpers erfolgt in einer nichtoxidierenden Atmosphäre, wie Stickstoffgas, Heliumgas oder Argongas. Die Atmosphäre kann Vakuum, Luft oder eine unter Druck stehende Atmosphäre sein, beispielsweise eine Stickstoffatmosphäre bei 1,96 bis 98 bar (2 bis 100 Atmosphären). Die Calcinierungstemperatur liegt im Bereich von 1600 bis 2100°C, bevorzugt 1650 bis 1900°C, besonders bevorzugt 1700 bis 1800°C. Durch die Durchführung der Calcinierung bei der obenerwähnten Calcinierungstemperatur kann der Sauerstoffgehalt des entstehenden Sinterkörpers verringert werden.The calcination of the shaped green body takes place in a non-oxidizing atmosphere, such as nitrogen gas, helium gas or argon gas. The atmosphere can be vacuum, air or a be pressurized atmosphere, for example a Nitrogen atmosphere at 1.96 to 98 bar (2 to 100 atmospheres). The Calcination temperature is in the range of 1600 to 2100 ° C, preferably 1650 to 1900 ° C, more preferably 1700 to 1800 ° C. By carrying out the calcination in the The above-mentioned calcination temperature may be the oxygen content of the resulting sintered body can be reduced.

Die Calcinierungstemperatur wird bestimmt, indem man die Temperatur der Oberfläche eines Graphitschmelztiegels, welcher den rohen Formkörper enthält, mittels eines Strahlungsthermometers mißt und sie so ausgleicht, daß sie die Temperatur des Gases innerhalb des Graphitschmelztiegels zeigt.The calcination temperature is determined by passing the Temperature of the surface of a graphite crucible, which containing the crude shaped body, by means of a radiation thermometer measure and balance them so that they are the temperature of the gas within the graphite crucible.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, daß innerhalb des Bereichs von mindestens 1300 bis 1600°C, bevor die Calcinierungstemperatur 1600°C erreicht, die durchschnittliche Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit bevorzugt auf 1°C/min bis 40°C/min, mehr bevorzugt auf 5 bis 30°C, eingestellt wird.Investigations by the applicant have shown that within the range of at least 1300 to 1600 ° C, before the calcination temperature 1600 ° C, the average Temperature increase rate preferably to 1 ° C / min to 40 ° C / min, more preferably set to 5 to 30 ° C becomes.

Die Calcinierungsbedingungen werden vorzugsweise so eingestellt, daß eine übermäßige Verdampfung des Sinterhilfsmittels während der Temperaturerhöhungsstufe verhindert wird und daß nach dem Sintern die verbleibenden Komponenten des Sinterhilfsmittels in dem Sinterkörper minimal sind. Bevorzugt werden die zuvor erwähnten Temperaturerhöhungsbedingungen und Calcinierungstemperatur angewendet. Es ist besonders bevorzugt, die gleiche Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit wie oben ebenfalls im Bereich von mindestens 1200 bis 1300°C, bevor die Callcinierungstemperatur 1300°C erreicht, angewendet wird.The calcination conditions are preferably adjusted that excessive evaporation of the sintering aid during the temperature raising step is prevented and that after sintering, the remaining components of the Sintering aids are minimal in the sintered body. Prefers become the aforementioned temperature increase conditions and calcination temperature applied. It's special preferably, the same temperature elevation rate as above also in the range of at least 1200 bis 1300 ° C before the call termination temperature reaches 1300 ° C, is applied.

Die Temperaturerhöhung kann mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen, bis die Temperatur die gewünschte Calcinierungstemperatur erreicht. Alternativ kann dies entsprechend einem Temperaturerhöhungsprogramm mit zwei oder drei Geschwindigkeitsgradienten erreicht werden. Industriell wird eine einzige durchschnittliche Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung über den ganzen Temperaturbereich bis zur Calcinierungstemperatur angewendet. The temperature increase can be constant speed until the temperature reaches the desired calcination temperature reached. Alternatively, this can be done according to one Temperature increase program with two or three speed gradients be achieved. Industrial becomes one only average speed of temperature increase over the entire temperature range up to the calcination temperature applied.

Die Calcinierungszeit variiert bei der gewünschten Calcinierungstemperatur in Abhängigkeit von der Calcinierungstemperatur, der Art und Menge des Sinterhilfsmittels und der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung. Gewöhnlich liegt sie innerhalb des Bereichs zwischen 10 Minuten und 30 Stunden.The calcination time varies at the desired calcination temperature depending on the calcination temperature, the nature and quantity of the sintering agent and the average speed of temperature increase. Usually it is within the range of 10 minutes and 30 hours.

Unter Anwendung der zuvor erwähnten Calcinierungsbedingungen kann die Menge an Sinterhilfsmittel, die in dem fertigen Aluminiumnitridsinterkörper verbleibt, bezogen auf die ursprüngliche Menge vor der Calcinierung, verringert werden. Die Menge sowohl an Halogenverbindung als auch an halogenfreier Verbindung als Sinterhilfsmittel kann normalerweise auf nicht mehr als die Hälfte, vorzugsweise nicht mehr als ein Fünftel, vor allem nicht mehr als ein Zehntel, als Metall verringert werden.Using the aforementioned calcination conditions may be the amount of sintering aid that is produced in the Aluminiumnitridsinterkörper remains, based on the original amount before calcination, be reduced. The amount of both halogen compound and halogen-free Compound as a sintering aid can usually to not more than half, preferably not more than a fifth, above all not more than a tenth, as a metal be reduced.

Dementsprechend enthält der erfindungsgemäße Sinterkörper mindestens 94%, bevorzugt 97 bis 99%, besonders bevorzugt mehr als 99%, Aluminiumnitrid und nur höchstens 1%, als Metall, Metalloxide, die sich von dem Sinterhilfsmittel ableiten, höchstens 0,5% Sauerstoff und höchstens 0,1%, als Metall, Metallverbindungen als Verunreinigungen.Accordingly, the sintered body according to the invention contains at least 94%, preferably 97 to 99%, more preferably more than 99%, aluminum nitride and only 1% maximum, as metal, Metal oxides derived from the sintering aid at most 0.5% oxygen and at most 0.1%, as metal, Metal compounds as impurities.

Es ist auch möglich, den Anteil an Metalloxiden, die sich von dem Sinterhilfsmittel ableiten, auf normalerweise nicht mehr als 0,5 Gew.-% und manchmal nicht mehr als 0,3 Gew.-% und sogar manchmal nicht mehr als 0,1 Gew.-% zu verringern. Der Sauerstoffgehalt kann ebenfalls auf nicht mehr als 0,2 Gew.-% oder sogar nicht mehr als 0,1 Gew.-% vermindert werden.It is also possible to reduce the proportion of metal oxides derive from the sintering aid, usually not more than 0.5% by weight and sometimes not more than 0.3% by weight and even sometimes not more than 0.1% by weight. The oxygen content can also be set to not more than 0.2 Wt .-% or even not more than 0.1 wt .-% can be reduced.

Da der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Aluminiumnitridsinterkörper niedrige Gehalte an Sinterhilfsmittel und Sauerstoff aufweist, besitzt er eine sehr gute thermische Leitfähigkeit. Seine thermische Leitfähigkeit beträgt üblicherweise kmindestens 150 W/m·K, vorzugsweise mindestens 200 W/m·K. In Abhängigkeit von den Calcinierungsbedingungen kann ein Sinterkörper mit einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 220 W/m·K, vor allem höher als 260 W/m·K, hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Sinterkörper aus Aluminiumnitrid besitzt eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit. Die Lichtdurchlässigkeit des erfindungsgemäßen Sinterkörpers entspricht einem Lichtabsorptionskoeffizienten bei einer Wellenlänge von 6 µm in der Lambert- Beer-Gleichung von nicht mehr als 60 cm^-1, insbesondere nicht mehr als 45 cm^-1.Since the aluminum nitride sintered body produced by the process according to the invention has low levels of sintering aid and oxygen, it has a very good thermal conductivity. Its thermal conductivity is usually at least 150 W / m · K, preferably at least 200 W / m · K. Depending on the calcination conditions, a sintered body having a thermal conductivity of at least 220 W / m · K, especially higher than 260 W / m · K, can be produced. The aluminum nitride sintered body according to the present invention has excellent light transmittance. The light transmittance of the sintered body according to the invention corresponds to a light absorption coefficient at a wavelength of 6 μm in the Lambert-Beer equation of not more than 60 cm ^-1 , in particular not more than 45 cm ^-1 .

Der erfindungsgemäße Aluminiumnitridsinterkörper ist daher industriell sehr nützlich als Grundplatte für die Wärmebestrahlung bzw. -abstrahlung, als Grundplatte für elektronische Schaltungen, als Wärmestrahlungsmaterial und als Isoliermaterial für elektronische Vorrichtungen.The aluminum nitride sintered body according to the invention is therefore industrially very useful as a base plate for the heat radiation or radiation, as a base plate for electronic Circuits, as heat radiation material and as insulating material for electronic devices.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.

Die thermische Leitfähigkeit wird mittels Laserblitzverfahrens gemessen. Ein kreisförmiger plattenartiger Sinterkörper mit einer Dicke von 3 mm und einem Durchmesser von 10 mm und ein zirkulierender plattenartiger Sinterkörper mit einer Dicke von 6 mm und einem Durchmesser von 10 mm werden bei diesem Test als Proben verwendet. Im Falle der 3 mm dicken Probe wird auf beide Oberflächen der Probe Gold im Vakuum abgeschieden, und beide Oberflächen werden weiterhin einer Schwärzungsbehandlung unter Verwendung von Kohlenstoff- Spray unterworfen. Durch Messung der Wärmediffusionsgeschwindigkeit der Probe wird ihre thermische Leitfähigkeit bestimmt. Im Falle der 6 mm dicken Probe wird nur die Seite, welche Laserlicht empfängt, mit Kohlenstoff-Spray geschwärzt, und ihre thermische Leitfähigkeit wird aus ihrer Wärmediffusivität, die auf gleiche Weise gemessen wird, bestimmt. The thermal conductivity is measured by laser flash method. A circular plate-like sintered body with a thickness of 3 mm and a diameter of 10 mm and a circulating plate-like sintered body having a Thickness of 6 mm and a diameter of 10 mm are included used as samples in this test. In the case of 3 mm thick Sample is placed on both surfaces of the sample gold in vacuum deposited, and both surfaces will continue to one Blackening treatment using carbon Subjected to spray. By measuring the heat diffusion speed the sample becomes its thermal conductivity certainly. In the case of the 6 mm thick sample, only the side, which receives laser light, blackened with carbon spray, and their thermal conductivity will be out of their Thermal diffusivity, which is measured in the same way determined.

Da die 3 mm dicke Probe leichter herzustellen ist, werden in den folgenden Beispielen hauptsächlich Proben dieser Dicke verwendet. In diesem Fall wird die Wärmediffusionsgeschwindigkeit wegen der Goldabscheidungsbehandlung niedriger als ihr wahrer Wert. Dies ergibt jedoch keine Schwierigkeiten, da die Wärmediffusionsgeschwindigkeiten genau verglichen werden können.Since the 3 mm thick sample is easier to manufacture, will be in the following examples mainly samples of this thickness used. In this case, the heat diffusion speed becomes lower because of the gold plating treatment as their true value. However, this does not give rise to any difficulties because the heat diffusion rates compared exactly can be.

Die Lichtdurchlässigkeit wird unter Verwendung einer Probe gemessen, welche maschinell so hergestellt wird, daß sie eine Dicke von 0,5 mm besitzt, und deren beide Oberflächen spiegelartig poliert wurden. Die Lichtdurchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 6,0 µm wird gemessen, und der Absorptionskoeffizient wird entsprechend der Lambert- Beer'schen-Gleichung unter Verwendung der gemessenen Durchlässigkeit bestimmt.The light transmission is measured using a sample which is machined to produce has a thickness of 0.5 mm, and their two surfaces mirror polished. The translucence for Light with a wavelength of 6.0 μm is measured, and the absorption coefficient is calculated according to Lambert's Beer's equation using the measured permeability certainly.

example 1

0,7 Gew.-% Y₂O₃-Pulver und 1,3 Gew.-% CaF₂-Pulver werden zu Aluminiumnitridpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,42 µm, welches 97 Gew.-% Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von nicht mehr als 3 µm enthält und die in Tabelle I angegebene Zusammensetzung aufweist, gegeben. Die Bestandteile werden einheitlich in Ethanol vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des Gemisches wird unter einem Druck von 196 bar (200 kg/cm²) in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial und dann mit Kautschuk unter einem Druck von 1471 bar (1500 kg/cm²) zur Bildung eines rohen Formkörpers mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ gepreßt. Der geformte Rohkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird im Verlauf von 40 Minuten in Stickstoff unter 0,98 bar (1 Atmosphäre) auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 10 Stunden bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³. Der Sinterkörper wird maschinell zu einer Dicke von 3 mm verarbeitet, und seine thermische Leitfähigkeit wird mittels eines In-Sb-Infrarotstrahlsensors ohne Kontakt entsprechend dem Laserblitzverfahren bestimmt. Er besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 195 W/m·K. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 251 W/m·K.0.7 wt .-% Y₂O₃ powder and 1.3 wt .-% CaF₂ powder become Aluminum nitride powder having an average particle diameter of 1.42 microns, which 97 wt .-% of particles with a average particle diameter of not more contains as 3 microns and the composition given in Table I. has given. The ingredients become uniform mixed in ethanol. The mixture is dried, and about 1.0 g of the mixture is pressurized to 196 bar (200 kg / cm 2) in a mold with an inner diameter of 15 mm monoaxial and then with rubber under a pressure of 1471 bar (1500 kg / cm 2) to form a green molded article having a density of 1.60 g / cm³ pressed. The shaped green body is turned into a Boron nitride powder coated graphite crucible given. The temperature is in the course of 40 minutes in Nitrogen under 0.98 bar (1 atmosphere) increased to 1100 ° C, and then the temperature is at a rate of 15 ° C / min increased from 1100 to 1800 ° C. The molding will be 10 hours kept at 1800 ° C. The resulting sintered body has a density of 3.25 g / cc. The sintered body is machined processed to a thickness of 3 mm, and its thermal Conductivity is measured by means of an In-Sb infrared ray sensor without contact according to the laser flash method certainly. It has a thermal conductivity of 195 W / mK. If a 6 mm thick sample is used, it has this a thermal conductivity of 251 W / m · K.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers wird mittels eines Radioaktivierungsanalyseverfahrens bestimmt und beträgt 0,09%.The oxygen content of this sintered body is determined by means of a Radioactivation analysis method determined and amounts 0.09%.

Der Sinterkörper wird mittels eines Alkalischmelzverfahrens behandelt, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekoppelte Plasmaemissionsspektralanalyse gemessen. Sie betragen Ca = 880 ppm, Y = 300 ppm, Mg < 5 ppm, Cr < 10 ppm, Si = 131 ppm, Zn < 10 ppm, Fe < 10 ppm, Cu < 10 ppm, Mn < 5 ppm, Ni = 21 ppm, Ti = 23 ppm und Co < 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der zehn Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, liegt unter 233 ppm.The sintered body is made by means of an alkaline fusion process treated, and the contents of Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti and Co are obtained by inductively coupled plasma emission spectral analysis measured. They are Ca = 880 ppm, Y = 300 ppm, Mg <5 ppm, Cr <10 ppm, Si = 131 ppm, Zn <10 ppm, Fe <10 ppm, Cu <10 ppm, Mn <5 ppm, Ni = 21 ppm, Ti = 23 ppm and Co <10 ppm as concentrations on the sintered body. The total content of the ten elements except Ca and Y, which were added as sintering aids, is below 233 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und den Körper maschinell auf eine Dicke von 0,5 mm bringt, dessen beide Oberflächen spiegelpoliert sind. Bei der Messung seiner Lichtdurchlässigkeit ergibt sich eine lineare Durchlässigkeit von 38% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm. Another sintered body is made by clicking on Same way as above and sinter the body mechanically to a thickness of 0.5 mm, whose two surfaces are mirror polished. In measuring its translucency results in a linear permeability of 38% with respect to a wavelength of 6.0 μm.

Analyse des Aluminiumnitridpulvers, AlN-Gehalt: 98,0%Analysis of aluminum nitride powder, AlN content: 98.0% Elementelement Gehaltsalary Mg|<5 ppmMg | <5 ppm CrCr <10 ppm<10 ppm SiSi 38 ppm38 ppm ZnZn <10 ppm<10 ppm FeFe 15 ppm15 ppm CuCu <5 ppm<5 ppm MnMn <5 ppm<5 ppm NiNi <10 ppm<10 ppm TiTi <5 ppm<5 ppm CoCo <5 ppm<5 ppm Alal 64,8 Gew.-%64.8% by weight NN 33,5 Gew.-%33.5% by weight OO 1,0 Gew.-%1.0% by weight CC 0,05 Gew.-%0.05% by weight

Example 2

Y₂O₃ und CaF₂ werden in unterschiedlichen Anteilen mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird bei einem Druck von 0,98 bar (Atmosphärendruck) wie in Beispiel 1 gesintert. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben. Bei der Messung der thermischen Leitfähigkeit wird eine 3 mm dicke Probe verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird wie oben beschrieben gemessen.Y₂O₃ and CaF₂ are in different proportions with the same aluminum nitride as used in Example 1 was mixed, and the mixture is at a pressure of 0.98 bar (Atmospheric pressure) as in Example 1 sintered. The results are in Table II. When measuring the thermal conductivity a 3 mm thick sample is used. The light transmission of the sintered body is as described above measured.

Der Versuch 4 ist ein Vergleichsversuch, bei dem CaF₂ nicht verwendet wird. Experiment 4 is a comparative experiment in which CaF₂ is not used.

Example 3

Mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, werden verschiedene Sinterhilfsmittel vermischt. Die Gemische werden bei einem Druck von 0,981 bar (Atmosphärendruck) wie in Beispiel 1 gesintert. Zur Messung der thermischen Leitfähigkeit der Sinterkörper wird eine 3 mm dicke Probe verwendet. Die Lichtdurchlässigkeit der Sinterkörper wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben. Various sintering aids are mixed with the same aluminum nitride powder as used in Example 1. The mixtures are sintered at a pressure of 0.981 bar (atmospheric pressure) as in Example 1. For measuring the thermal conductivity of the sintered bodies, a 3 mm thick sample is used. The light transmittance of the sintered bodies is also determined. The results are given in Table III.

Example 4

Jedes der in Tabelle IV angegebenen Sinterhilfsmittel wird zu dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben, und sie werden einheitlich in Ethanol vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und dann wird etwa 1,0 g des Gemisches unter einem Druck von 196 bar (200 kg/cm²) in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial verpreßt. Danach wird in einer Kautschukpresse unter einem Druck von 1471 bar (1500 kg/cm²) verpreßt, wodurch man einen rohen Formkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der rohe Formkörper wird einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wärd während 40 Minuten in Stickstoff unter 1 Atmosphäre auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der geformte Gegenstand wird während 6 Stunden bei 1800°C gehalten, und man erhält einen Sinterkörper. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird nach dem Laserblitzverfahren unter Verwendung eines In-Sb-Infrarotstrahlsensors an einer 3 mm dicken Probe gemessen. Seine Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls bestimmt. Der Sauerstoffgehalt des Sinterkörpers wird durch Radioaktivierungsanalyse gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV angegeben. Versuch 5 ist ein Vergleichsbeispiel, bei dem CaF₂ nicht verwendet wird. Each of the sintering aids shown in Table IV is added to the same aluminum nitride as used in Example 1, and they are uniformly mixed in ethanol. The mixture is dried, and then about 1.0 g of the mixture is monoaxially pressed under a pressure of 196 bar (200 kg / cm 2) in a mold having an inner diameter of 15 mm. Thereafter, it is pressed in a rubber press under a pressure of 1471 bar (1500 kg / cm²), thereby obtaining a green molded body having a density of 1.60 g / cm³. The green body is placed on a graphite crucible coated with boron nitride powder. The temperature is raised to 1100 ° C for 40 minutes in nitrogen under 1 atmosphere, and then the temperature is raised from 1100 to 1800 ° C at a rate of 15 ° C / min. The molded article is kept at 1800 ° C for 6 hours to obtain a sintered body. The thermal conductivity of the sintered body is measured by the laser flash method using an In-Sb infrared ray sensor on a 3 mm-thick sample. Its translucency is also determined. The oxygen content of the sintered body is measured by radioactivation analysis. The results are given in Table IV. Experiment 5 is a comparative example in which CaF₂ is not used.

Example 5

CaO und CaF₂ werden in den in Tabelle V angegebenen Mengen mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 4 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird bei einem Druck von 0,981 bar (Atmosphärendruck) bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung gemäß der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 4 gesintert. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und die Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben. CaO and CaF₂ are in the amounts indicated in Table V. with the same aluminum nitride as used in Example 4, mixed and the mixture is pressurized to 0.981 bar (atmospheric pressure) at different rates of temperature increase according to the same procedure as in Example 4 sintered. The thermal conductivity of the sintered body is measured using a 3 mm thick sample, and the light transmittance is also determined. The results are given in Table V.

Tabelle V Table V

Example 6

Jedes der in Tabelle VI angegebenen Sinterhilfsmittel wird mit dem gleichen Aluminiumnitrid, wie es in Beispiel 4 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird bei einem Druck von 0,981 bar (Atmosphärendruck) mit unterschiedlichen Temperaturerhöhungsgeschwindigkeiten nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 4 gesintert. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und seine Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle VI angegeben. Each of the sintering aids listed in Table VI is mixed with the same aluminum nitride as used in Example 4. The mixture is sintered at a pressure of 0.981 bar (atmospheric pressure) at different rates of temperature increase by the same method as in Example 4. The thermal conductivity of the sintered body is measured by using a 3 mm-thick sample, and its light transmittance is also measured. The results are given in Table VI.

Example 7

1,0 Gew.-% CaO-Pulver und 2,0 Gew.-% YF₃-Pulver werden zu Aluminiumnitridpulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,42 µm, welches 97 Gew.-% Teilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser nicht über 3 µm enthält und die in Tabelle VII angegebene Zusammensetzung aufweist, zugegeben. Die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des Gemisches wird in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm unter einem Druck von 196 bar (200 kg/cm²) monoaxial gepreßt. Dann wird in einer Kautschukpresse bei einem Druck von 1471 bar (1500 kg/cm²) unter Bildung eines rohen Formkörpers mit einer Dichte von 1,62 g/cm³ verpreßt. Der rohe Formkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird während 40 Minuten in Stickstoff bei einem Druck von 0,981 bar (1 Atmosphäre) auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 10 Stunden lang bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³. Der Sinterkörper wird maschinell zu Proben mit einer Dicke von 3 mm verarbeitet, und seine thermische Leitfähigkeit wird mittels eines In-Sb-Infrarotstrahlsensors ohne Kontakt nach dem Laserblitzverfahren bestimmt. Er besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 230 W/m·K bei Raumtemperatur, 205 W/m·K bei 100°C und 180 W/m·K bei 200°C. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 267 W/m·K.1.0 wt .-% CaO powder and 2.0 wt .-% YF₃ powder become Aluminum nitride powder having an average particle diameter of 1.42 microns, which 97 wt .-% of particles with a average particle diameter not exceeding 3 μm and the composition given in Table VII has added. The ingredients become uniform in ethanol mixed. The mixture is dried, and about 1.0 g of the mixture is in a mold with an inside diameter of 15 mm under a pressure of 196 bar (200 kg / cm²) monoaxial pressed. Then in a rubber press at a pressure of 1471 bar (1500 kg / cm²) to form a crude shaped article with a density of 1.62 g / cm³ pressed. The raw molded body is placed in a graphite crucible coated with boron nitride powder given. The temperature is in nitrogen for 40 minutes at a pressure of 0.981 bar (1 atmosphere) increased to 1100 ° C, and then the temperature is at a rate of 10 ° C / min increased from 1100 to 1800 ° C. The molding becomes 10 Held at 1800 ° C for hours. The resulting sintered body has a density of 3.25 g / cm³. The sintered body is machined into samples with a thickness of 3 mm, and its thermal conductivity is determined by means of a In-Sb infrared beam sensor without contact after the laser flash method certainly. He has a thermal conductivity of 230 W / m · K at room temperature, 205 W / m · K at 100 ° C and 180 W / m · K at 200 ° C. If a 6 mm thick sample is used, this has a thermal conductivity of 267 W / mK.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers wird mittels eines Radioaktivierungsanalyseverfahrens gemessen und beträgt 0,08 Gew.-%.The oxygen content of this sintered body is determined by means of a Radioactivation analysis method measured and amounts 0.08 wt .-%.

Der Sinterkörper wird in Alkali geschmolzen, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekuppelte Plasmaemissionsspektralanalyse gemessen. Sie betragen: Ca = 510 ppm, Y = 590 ppm, Mg < 5 ppm, Cr < 10 ppm, Si = 97 ppm, Zn < 10 ppm, Fe < 10 ppm, Cu < 10 ppm, Mn < 5 ppm, Ni = 19 ppm, Ti < 10 ppm und Co < 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, beträgt weniger als 186 ppm.The sintered body is melted in alkali, and the contents to Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti and Co by inductively coupled plasma emission spectral analysis measured. They are: Ca = 510 ppm, Y = 590 ppm, Mg <5 ppm, Cr <10 ppm, Si = 97 ppm, Zn <10 ppm, Fe <10 ppm, Cu <10 ppm, Mn <5 ppm, Ni = 19 ppm, Ti <10 ppm and Co <10 ppm as concentrations based on the sintered body. The total content of elements other than Ca and Y, which is considered as Sintering aids were added is less than 186 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, den man erhält, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und maschinell Proben mit einer Dicke von 0,5 mm, deren beide Oberflächen spiegelartig poliert sind, herstellt. Bei der Bestimmung der Lichtdurchlässigkeit ergibt sich eine lineare Durchlässigkeit von 34% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm.Another sintered body is produced, which is obtained by sintering in the same way as above and by machine Samples with a thickness of 0.5 mm, both surfaces mirror-like polished, manufactures. At the determination the translucence results in a linear permeability of 34% with respect to a wavelength of 6.0 μm.

Analyse des Aluminiumnitridpulvers, AlN-Gehalt: 98,0%Analysis of aluminum nitride powder, AlN content: 98.0% Elementelement Gehaltsalary Mg|<5 ppmMg | <5 ppm CrCr <10 ppm<10 ppm SiSi 27 ppm27 ppm ZnZn <10 ppm<10 ppm FeFe 13 ppm13 ppm CuCu <5 ppm<5 ppm MnMn <5 ppm<5 ppm NiNi <10 ppm<10 ppm TiTi <5 ppm<5 ppm CoCo <5 ppm<5 ppm Alal 64,8 Gew.-%64.8% by weight NN 33,5 Gew.-%33.5% by weight OO 1,0 Gew.-%1.0% by weight CC 0,05 Gew.-%0.05% by weight

Example 9

YF₃ und jede der in Tabelle VIII erwähnten halogenfreien Verbindungen werden mit dem in Beispiel 7 verwendeten Aluminiumnitridpulver vermischt. Das Gemisch wird unter Atmosphärendruck auf gleiche Weise wie in Beispiel 7 gesintert. Die Ergebnisse sind in Tabelle VIII angegeben.YF₃ and each of the halogen-free compounds mentioned in Table VIII be with the aluminum nitride powder used in Example 7 mixed. The mixture is under atmospheric pressure sintered in the same manner as in Example 7. The results are given in Table VIII.

Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen.The thermal conductivity is measured using a 3 mm measured thick sample. The light transmittance of the sintered body is also measured.

Versuche 6 und 7 sind Vergleichsbeispiele, in denen jeweils eine Sinterhilfsmittelkomponente nicht verwendet wird. Experiments 6 and 7 are comparative examples in which a sintering aid component is not used in each case.

Example 9

CaO und YF₃ werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 7 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird bei einem Druck von 0,981 bar (Atmosphärendruck) nach der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 7 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung gesintert. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IX angegeben. CaO and YF₃ are mixed with the same aluminum nitride powder as used in Example 7, and the mixture is sintered at a pressure of 0.981 bar (atmospheric pressure) according to the same procedure as in Example 7 at different rates of temperature elevation. The thermal conductivity is measured using a 3 mm thick sample. The light transmittance of the sintered body is measured. The results are given in Table IX.

Example 10

Jedes der in Tabelle X angegebenen Sinterhilfsmittel wird mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 7 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird bei Atmosphärendruck mittels des Verfahrens nach Beispiel 7 vermischt. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Vewendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterprodukts wird ebenfalls bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle X angegeben. Each of the sintering aids shown in Table X is mixed with the same aluminum nitride powder as used in Example 7. The mixture is mixed at atmospheric pressure by the method of Example 7. The thermal conductivity is measured using a 3 mm thick sample. The light transmittance of the sintered product is also determined. The results are given in Table X.

Reference Example 1

600 g Calciumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2,1 µm und 200 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden 18 Stunden lang unter Verwendung eines Aluminiumoxidbehälters und Aluminiumoxidkugeln trockenvermischt. Das Gemisch 4 Stunden bei 1350°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter mit Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das Endreaktionsprodukt wird in einer mit Aluminiumoxid ausgekleideten Jet- Mühle pulverisiert, wobei man ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,4 µm erhält. Dieses Pulver ist 3 CaO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.600 g of calcium carbonate with an average particle diameter of 2.1 microns and 200 g of alumina with a average particle diameter of 0.6 μm becomes 18 For hours using an alumina container and alumina balls dry blended. The mixture Calcined at 1350 ° C for 4 hours. The reaction product is in an aluminum oxide container with alumina balls pulverized. Calcination and pulverization are repeated three times, until the reaction is completed. The final reaction product is suspended in an alumina-lined jet Mill pulverized, taking a powder with an average Particle diameter of 1.4 microns receives. This Powder is 3 CaO · Al₂O₃ and shows in the X-ray analysis a only phase.

Example 11

1 Gew.-% gemäß Bezugsbeispiel 1 hergestelltes 3 CaO·Al₂O₃ und 2 Gew.-% YF₃ werden zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben, und die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 1,0 g des trockenen Gemisches wird unter einem Druck von 196 bar (200 kg/cm²) in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial verpreßt. Dann wird in einer Kautschukpresse bei einem Druck von 1471 bar (1500 kg/cm²) gepreßt, wobei man einen rohen Formkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der geformte Gegenstand wird in einen mit Bornitrid beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Im Verlauf von 40 Minuten wird die Temperatur in Stickstoff bei 0,981 bar (1 Atmosphäre) auf 1100°C erhöht, und dann wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15°C/min von 1100°C auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird dann 10 Stunden lang bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,26 g/cm³. 1 wt .-% according to Reference Example 1 produced 3 CaO · Al₂O₃ and 2 wt .-% YF₃ become the same aluminum nitride powder, as used in Example 1, and the ingredients are uniformly mixed in ethanol. The mixture is dried and about 1.0 g of the dry Mixture is under a pressure of 196 bar (200 kg / cm²) in one Mold with an inner diameter of 15 mm monoaxially pressed. Then is in a rubber press at a pressure pressed 1471 bar (1500 kg / cm²), wherein a crude molding obtained with a density of 1.60 g / cm³. The molded object is placed in a boron nitride coated graphite crucible given. Over the course of 40 minutes, the Temperature in nitrogen at 0.981 bar (1 atmosphere) increased to 1100 ° C, and then the temperature is at a rate increased from 15 ° C / min from 1100 ° C to 1800 ° C. The molded body is then held at 1800 ° C for 10 hours. The resulting sintered body has a density of 3.26 g / cm³.

Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen und beträgt 215 W/m·K. Wird eine 6 mm dicke Probe verwendet, so besitzt diese eine thermische Leitfähigkeit von 261 W/m·K.The thermal conductivity of the sintered body is under Using a 3 mm thick sample measured and amounts 215 W / m · K. If a 6 mm thick sample is used, it has this a thermal conductivity of 261 W / m · K.

Der Sauerstoffgehalt dieses Sinterkörpers, bestimmt nach der Radioaktivierungsanalyse, beträgt 0,08 Gew.-%.The oxygen content of this sintered body, determined by the radioactivation analysis is 0.08% by weight.

Der Sinterkörper wird nach einem Alkalischmelzverfahren behandelt, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden mittels der induktiv gekoppelten Plasmaemissionsspektralanalyse bestimmt. Sie betragen: Ca = 210 ppm, Y = 300 ppm, Mg < 5 ppm, Cr < 10 ppm, Si = 93 ppm, Zn < 10 ppm, Fe < 10 ppm, Cu < 10 ppm, Mn < 5 ppm, Ni = 17 ppm, Ti = 15 ppm und Co < 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper. Der Gesamtgehalt der zehn Elemente außer Ca und Y, die als Sinterhilfsmittel zugegeben wurden, liegt unter 185 ppm.The sintered body is treated by an alkali fusion process, and the contents of Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti and Co are inductively coupled Plasma emission spectral analysis determined. They amount to: Approx = 210 ppm, Y = 300 ppm, Mg <5 ppm, Cr <10 ppm, Si = 93 ppm, Zn <10 ppm, Fe <10 ppm, Cu <10 ppm, Mn <5 ppm, Ni = 17 ppm, Ti = 15 ppm and Co <10 ppm as concentrations, based on the sintered body. The total content of the ten Elements except Ca and Y added as sintering aids are below 185 ppm.

Ein weiterer Sinterkörper wird erhalten, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert, jedoch maschinell Proben, die 0,5 mm dick sind, herstellt. Beide Oberflächen der Proben werden spiegelartig poliert. Seine Lichtdurchlässigkeit wird bestimmt, und eine lineare Lichtdurchlässigkeit von 35% bezüglich einer Wellenlänge von 6,0 µm wird erhalten.Another sintered body is obtained by equaling Sintered as above, however, mechanically samples that 0.5 mm thick, produces. Both surfaces of the samples are mirror polished. Its translucency is determined, and a linear light transmittance of 35% with respect to a wavelength of 6.0 μm is obtained.

Zum Vergleich wird ein Sinterkörper nach dem obigen Verfahren hergestellt, außer daß nur 1 Gew.-% 3 CaO·Al₂O₃ zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver wie oben zugegeben werden. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,25 g/cm³ und eine thermische Leitfähigkeit von 105 W/m·K, bestimmt an einer 3 mm dicken Probe.For comparison, a sintered body according to the above method except that only 1% by weight of 3 CaO.Al₂O₃ is added to the same aluminum nitride powder are added as above. The resulting sintered body has a density of 3.25 g / cm³ and a thermal conductivity of 105 W / m · K determined on a 3 mm thick sample.

Reference Example 2

600 g Bariumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,8 µm und 100 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden unter Verwendung eines Aluminiumoxidbehälters und Aluminiumkugeln 18 Stunden lang trockenvermischt. Das Gemisch wird 5 Stunden bei 1550°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter unter Verwendung von Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das fertige Reaktionsprodukt wird in einer Jet-Mühle, die mit Aluminiumoxid ausgekleidet ist, pulverisiert, und man erhält ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,6 µm. Dieses Pulver ist 3 BaO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.600 g of barium carbonate with an average particle diameter of 1.8 microns and 100 g of alumina with a average particle diameter of 0.6 μm using an alumina container and aluminum balls Dry blended for 18 hours. The mixture is Calcined at 1550 ° C for 5 hours. The reaction product is in an alumina container using alumina balls pulverized. Calcination and pulverization are repeated three times until the reaction is complete. The finished reaction product is dissolved in a jet mill, the lined with aluminum oxide, pulverized, and man receives a powder with an average particle diameter of 1.6 μm. This powder is 3 BaO · Al₂O₃ and shows a single phase in X-ray analysis.

Reference Example 3

550 g Strontiumcarbonat mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 3,2 µm und 100 g Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,6 µm werden in einem Aluminiumoxidbehälter mit Aluminiumoxidkugeln 18 Stunden lang trockenvermischt. Das Gemisch wird während 4 Stunden bei 1600°C calciniert. Das Reaktionsprodukt wird in einem Aluminiumoxidbehälter unter Verwendung von Aluminiumoxidkugeln pulverisiert. Calcinierung und Pulverisierung werden dreimal wiederholt, bis die Reaktion beendet ist. Das fertige Reaktionsprodukt wird in einer mit Aluminiumoxid ausgekleideten Jet-Mühle pulverisiert, und man erhält ein Pulver mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,4 µm. Dieses Pulver ist 3 SrO·Al₂O₃ und zeigt bei der Röntgenanalyse eine einzige Phase.550 g strontium carbonate with an average particle diameter of 3.2 microns and 100 g of alumina with a average particle diameter of 0.6 μm in an alumina container with alumina balls Dry blended for 18 hours. The mixture is during Calcined at 1600 ° C for 4 hours. The reaction product is in an alumina container using alumina balls pulverized. Calcination and pulverization are repeated three times until the reaction stops is. The finished reaction product is in a with alumina lined jet mill powdered, and you get a powder having an average particle diameter of 1.4 μm. This powder is 3 SrO · Al₂O₃ and shows in X-ray analysis a single phase.

Example 12

2 Gew.-% YF₃ und 1 Gew.-% jedes der nach dem Bezugsbeispiel 1 hergestellten Calciumaluminate, von in Bezugsbeispiel 2 hergestelltem Bariumaluminat bzw. in Bezugsbeispiel 3 hergestelltem Strontiumaluminat werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 11 verwendet wurde, vermischt, und das Gemisch wird wie in Beispiel 11 calciniert, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält.2 wt .-% YF₃ and 1 wt .-% of each of the reference example 1 prepared calcium aluminates, from in Reference Example 2 prepared barium aluminate or manufactured in Reference Example 3 Strontium aluminate are mixed with the same aluminum nitride powder, as used in Example 11, mixed, and the mixture is calcined as in Example 11, obtaining a pressureless sintered body.

Die Ergebnisse sind in Tabelle XI angegeben. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen. The results are given in Table XI. The thermal conductivity is measured using a 3 mm thick sample. The light transmittance of the sintered body is also measured.

Example 13

Jedes der in Tabelle XII angegebenen Erdalkalimetallaluminate und jede der Halogenverbindungen werden als Sinterhilfsmittel mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 11 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird auf gleiche Weise wie in Beispiel 11 calciniert, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält. Die thermische Leitfähigkeit wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und die Lichtdurchlässigkeit des Sinterkörpers wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle XII angegeben. Each of the alkaline earth metal aluminates shown in Table XII and each of the halogen compounds are mixed as a sintering aid with the same aluminum nitride powder as used in Example 11. The mixture is calcined in the same manner as in Example 11 to obtain a pressureless sintered body. The thermal conductivity is measured by using a 3 mm-thick sample, and the light transmittance of the sintered body is also measured. The results are given in Table XII.

Example 14

YF₃ und 3 CaO·Al₂O₃ werden mit dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 11 verwendet wurde, vermischt. Das Gemisch wird nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 11 bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Temperaturerhöhung erhitzt, wobei man einen drucklosen Sinterkörper erhält. Die thermische Leitfähigkeit des Sinterkörpers wird unter Verwendung einer 3 mm dicken Probe gemessen, und seine Lichtdurchlässigkeit wird ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle XIII angegeben. YF₃ and 3 CaO · Al₂O₃ are mixed with the same aluminum nitride powder as used in Example 11. The mixture is heated by the same method as in Example 11 at different rates of temperature elevation to obtain a pressureless sintered body. The thermal conductivity of the sintered body is measured by using a 3 mm-thick sample, and its light transmittance is also measured. The results are given in Table XIII.

Example 15

1,0 Gew.-% Y₂O₃-Pulver und 1,0 Gew.-% CaF₂-Pulver werden als Sinterhilfsmittel zu dem gleichen Aluminiumnitridpulver, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, zugegeben. Die Bestandteile werden in Ethanol einheitlich vermischt. Das Gemisch wird getrocknet, und etwa 2,0 g des Gemisches werden unter einem Druck von 196 bar (200 kg/cm²) in einer Form mit einem Innendurchmesser von 15 mm monoaxial verpreßt. Anschließend wird in einer Kautschukpresse unter einem Druck von 1471 bar (1500 kg/cm²) verpreßt, wobei man einen geformten Rohkörper mit einer Dichte von 1,60 g/cm³ erhält. Der rohe Formkörper wird in einen mit Bornitridpulver beschichteten Graphitschmelztiegel gegeben. Die Temperatur wird im Verlauf von 40 Minuten in Stickstoff bei 0,981 bar (1 Atmosphäre) auf 1100°C erhöht, und danach wird die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 10°C/min von 1100 auf 1800°C erhöht. Der Formkörper wird 15 Stunden bei 1800°C gehalten. Der entstehende Sinterkörper besitzt eine Dichte von 3,26 g/cm³ und einen Sauerstoffgehalt von 0,06 Gew.-%, bestimmt durch Radioaktivierungsanalyse. Der Sinterkörper besitzt eine thermische Leitfähigkeit von 261 W/m·K bei Raumtemperatur, 220 W/m·K bei 100°C und 180 W/m·K bei 200°C, bestimmt unter Verwendung einer 6 mm dicken Probe. Wird eine Probe mit einer Dicke von 3 mm verwendet, so beträgt die thermische Leitfähigkeit 191 W/m·K.1.0 wt .-% Y₂O₃ powder and 1.0 wt .-% CaF₂ powder as a sintering aid to the same aluminum nitride powder, as used in Example 1 was added. The Ingredients are uniformly mixed in ethanol. The Mixture is dried, and about 2.0 g of the mixture become under a pressure of 196 bar (200 kg / cm²) in a mold with a Inner diameter of 15 mm monoaxially pressed. Subsequently is used in a rubber press under a pressure of 1471 bar (1500 kg / cm²) pressed, wherein a molded green body obtained with a density of 1.60 g / cm³. The raw molded body is placed in a graphite crucible coated with boron nitride powder given. The temperature gets in the course from 40 minutes in nitrogen at 0.981 bar (1 atmosphere) to 1100 ° C increases, and then the temperature at a speed increased from 10 ° C / min from 1100 to 1800 ° C. The molded body is held at 1800 ° C for 15 hours. The resulting Sintered body has a density of 3.26 g / cc and a Oxygen content of 0.06 wt .-%, determined by radioactivation analysis. The sintered body has a thermal Conductivity of 261 W / m · K at room temperature, 220 W / m · K at 100 ° C and 180 W / m · K at 200 ° C, determined using a 6 mm thick sample. Will a sample with a thickness used by 3 mm, the thermal conductivity is 191 W / m · K.

Der Sinterkörper wird in Alkali geschmolzen, und die Gehalte an Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti und Co werden durch induktiv gekoppelte Plasmaemissionsspektralanalyse bestimmt. Sie betragen: Ca = 8 ppm, Y = 250 ppm, Mg < 5 ppm, Cr < 10 ppm, Si = 71 ppm, Zn < 10 ppm, Fe < 10 ppm, Cu < 10 ppm, Mn < 5 ppm, Ni = 5 ppm, Ti < 10 ppm und Co < 10 ppm als Konzentrationen, bezogen auf den Sinterkörper.The sintered body is melted in alkali, and the contents to Ca, Y, Mg, Cr, Si, Zn, Fe, Cu, Mn, Ni, Ti and Co by inductively coupled plasma emission spectral analysis certainly. They are: Ca = 8 ppm, Y = 250 ppm, Mg <5 ppm, Cr <10 ppm, Si = 71 ppm, Zn <10 ppm, Fe <10 ppm, Cu <10 ppm, Mn <5 ppm, Ni = 5 ppm, Ti <10 ppm and Co <10 ppm as concentrations based on the sintered body.

Ein weiterer Sinterkörper wird hergestellt, indem man auf gleiche Weise wie oben sintert und maschinell eine Probe mit einer Dicke von 0,5 mm herstellt. Beide Oberflächen werden spiegelartig poliert. Die Lichtdurchlässigkeit wird gemessen. Man erhält eine lineare Lichtdurchlässigkeit von 37%, bezogen auf eine Wellenlänge von 6,0 µm.Another sintered body is made by clicking on Same as above sintered and machine with a sample a thickness of 0.5 mm. Both surfaces will be mirror-polished. The light transmission is measured. This gives a linear light transmittance of 37%, based on a wavelength of 6.0 microns.

Die elektrischen Eigenschaften eines weiteren Sinterkörpers, der wie oben beschrieben hergestellt wird, werden bei Raumtemperatur gemessen. Die Ergebnisse sind wie folgt:The electrical properties of a further sintered body, which is prepared as described above, are at room temperature measured. The results are as follows:

Spezifischer Durchgangswiderstand: 2×10¹⁴ ohm-cm
Dielektrische Konstante (1 MHz): 8,9
Dielektrischer Tangens (1 MHz): 4×10^-4
Dielektrische Versagungsfestigkeit: 17 kV/mmSpecific volume resistivity: 2 × 10¹⁴ ohm-cm
Dielectric constant (1 MHz): 8.9
Dielectric tangent (1 MHz): 4 × 10 ^-4
Dielectric resistance: 17 kV / mm

Example 16

Beispiel 15 wird wiederholt mit der Ausnahme, daß die in Tabelle XIV angegebenen Sinterhilfsmittel verwendet werden. Die Eigenschaften der Sinterkörper werden wie in Beispiel 15 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle XIV angegeben. Example 15 is repeated except that the sintering aids given in Table XIV are used. The properties of the sintered bodies are measured as in Example 15 and the results are given in Table XIV.

Claims

1. sintered body made of aluminum nitride, characterized in that the sintered body has a high thermal conductivity and a high density of at least 3.2 g / cm³ and at least 99 wt .-% aluminum nitride, at most 0.2 wt .-% bound oxygen, at most 0.1% by weight as the metal of an oxide of at least one metal element selected from the group of alkaline earth metals, lanthanum group metals and yttrium, the metal of the alkaline earth metals being calcium, strontium or barium, and at most 0.1% by weight Contains metal of metal compounds as impurities, wherein the metal of the metal compounds is magnesium, zinc, silicon, iron, chromium, manganese, nickel, cobalt, copper or titanium.

2. sintered body according to claim 1, characterized that he has a thermal conductivity of at least 220 W / m · K.

3. sintered body according to claim 1, characterized in that it has a light transmittance, represented by the absorption coefficient, determined from the linear transmittance of light having a wavelength of 6 microns, of not more than 45 cm ^-1 .

4. A process for producing an aluminum nitride sintered body according to claim 1, characterized in that

(1) a green body of a homogeneous mixture
- (A) a fine aluminum nitride powder and
- (B) a sintering aid consisting essentially of (a) at least one halogen compound of at least one metal selected from the group of alkaline earth metals, lanthanum group metals and yttrium, wherein the metal of the alkaline earth metals is calcium, strontium or barium, and (b) at least a halogen-free compound of at least one of these metals,
formed; and
(2) sintering the shaped green body at a temperature of 1600 to 2100 ° C in a non-oxidizing atmosphere.

5. The method according to claim 4, characterized that sintering at a temperature from 1650 to 1900 ° C is performed.

6. The method according to claim 4, characterized that the temperature in a speed from 1 to 40 ° C / min at least from 1300 to 1600 ° C is increased until it reaches 1600 ° C, where the sintering is carried out.

7. The method according to claim 4, characterized that a homogeneous mixture of at least 85 wt .-% fine aluminum nitride powder, 0.02 to 10% by weight of halogen compound and 0.02 to 5% by weight of halogen-free Connection used.

8. The method according to claim 4, characterized in that the halogen compound is a halogen compound an alkaline earth metal and halogen-free Compound at least one halogen-free compound of at least a metal from the group of metals of the lanthanum group and yttrium used.

9. The method according to claim 4, characterized that as halogen compound at least a halogen compound of at least one metal from the group metals of the lanthanum group and yttrium and as halogen-free compound a halogen-free compound an alkaline earth metal used.

10. The method according to claim 4, characterized that as a halogen-free compound an alkaline earth metal using an alkaline earth metal aluminate.